Lubrificazione degli azionamenti a ricircolo di sfere - Lubrificanti, aree di applicazione e informazioni generali

Gli azionamenti a ricircolo di sfere o i mandrini a ricircolo di sfere non devono mai essere utilizzati senza lubrificazione, altrimenti la loro funzionalità non può essere garantita e la loro vita utile sarà ridotta. Per la lubrificazione possono essere utilizzati lubrificanti come olio o grasso. Questo articolo spiega quale lubrificante è adatto, per quali motivi e come lubrificare in modo ottimale le viti a ricircolo di sfere.

Viti a ricircolo di sfere/mandrini a ricircolo di sfere

Le viti a ricircolo di sfere, note anche come mandrini a ricircolo di sfere, sono componenti ad alta precisione che vengono utilizzati principalmente quando i movimenti rotanti devono essere traslati da e verso i movimenti lineari. Questo è il caso, ad esempio, di quando si sollevano e si abbassano le apparecchiature sia in direzione orizzontale che verticale. La precisione è principalmente causata dal gioco ridotto delle viti a ricircolo di sfere. Grazie a questa precisione, le viti a ricircolo di sfere possono aiutare a generare un alto grado di ripetibilità. Se si utilizzano viti a ricircolo di sfere pretensionate, il gioco può essere ulteriormente ridotto al minimo, aumentando ulteriormente la precisione. La loro azione è rapida e affidabile e sono spesso utilizzate come azionamento per guide lineari. Si consiglia di installare le viti a ricircolo di sfere sempre con un cuscinetto fisso o flottante. Ciò evita vibrazioni e piegamenti della vite a ricircolo di sfere mediante compressione.

Perché le viti a ricircolo di sfere devono essere lubrificate?

Le viti a ricircolo di sfere devono essere lubrificate per un funzionamento regolare. Il lubrificante forma una pellicola protettiva su tutte le parti importanti della vite a ricircolo di sfere (albero filettato, superficie di rotolamento del dado e superficie delle sfere). Grazie a questo film lubrificante, l’attrito è ridotto al minimo, garantendo un funzionamento più efficiente e prevenendo la generazione di calore, che a sua volta riduce lo stress termico sui singoli componenti. Una buona lubrificazione contribuisce anche ad aumentare la già buona precisione delle viti a ricircolo di sfere. Una buona lubrificazione contrasta anche i problemi che inevitabilmente insorgono quando diverse parti metalliche entrano in contatto, specialmente nei componenti in movimento. Pertanto, anche la lubrificazione delle viti a ricircolo di sfere fa parte della manutenzione e prolunga la vita utile della vite a ricircolo di sfere.

Applicazione corretta del lubrificante

Le viti a ricircolo di sfere non devono mai essere azionate senza lubrificazione, altrimenti si verificheranno danni. Le viti a ricircolo di sfere fornite da MISUMI sono già preriempite. Nel caso in cui venga utilizzata una vite a ricircolo di sfere non preriempita e sia necessaria una lubrificazione iniziale al momento della messa in servizio o debba essere rilubrificata, di seguito sono riportate alcune istruzioni per una corretta gestione.

La regola di base più importante è: Utilizzare sempre lo stesso lubrificante. Lubrificanti diversi non devono essere miscelati tra loro. Infatti, se si mescolano, possono verificarsi reazioni indesiderate tra i lubrificanti, che causano, ad esempio, grumi e altre impurità, che possono avere un impatto negativo duraturo sulla funzionalità della vite a ricircolo di sfere. La scelta del lubrificante giusto dipende dall’area di utilizzo e dall’applicazione prevista.

Prima della lubrificazione iniziale, gli oli antiruggine e altre sostanze devono essere rimossi. La rilubrificazione avviene entro intervalli specificati. Questi intervalli sono diversi dalle applicazioni stesse: Dipendono dal numero di ore di funzionamento, dalle condizioni operative o dall’applicazione. Alcune condizioni operative richiedono una lubrificazione più frequente. Temperature di esercizio elevate, ad esempio, possono ridurre la lubrificazione di un lubrificante. Un’elevata esposizione alla polvere e ad altre particelle farà sì che il lubrificante si sporchi e venga sostituito più rapidamente.

Per una rilubrificazione efficace è necessario innanzitutto controllare che la vite a ricircolo di sfere non presenti danni, corpi estranei e contaminazioni. Anche rumori insoliti possono indicare un malfunzionamento. Nel passaggio successivo, la vite a ricircolo di sfere deve essere pulita con detergenti e solventi idonei. Questi agenti devono quindi essere risciacquati accuratamente dalla vite a ricircolo di sfere. A questo punto viene eseguito il test di funzionalità: Il dado a sfere deve essere spostato più volte sull’intero percorso di spostamento sul mandrino asciutto e non lubrificato. Se funzionano regolarmente senza resistenza o rumore, il corpo del rullo e il mandrino non presentano malfunzionamenti. Il lubrificante rimanente erogato dai corpi dei rulli può ora essere rimosso con un panno asciutto privo di lanugine. Quindi, la vite a ricircolo di sfere deve essere lubrificata immediatamente secondo le istruzioni del produttore e, se necessario, protetta da ruggine e altri danni utilizzando agenti idonei. Esistono vari metodi per lubrificare il mandrino. Se lubrificato manualmente, il lubrificante viene applicato, ad esempio, con una spazzola o una pistola per grasso. Tuttavia, esistono anche sistemi di lubrificazione automatica che forniscono esattamente la giusta quantità di lubrificante.

Differenza tra lubrificazione a olio e a grasso

I grassi e gli oli lubrificanti forniscono protezione dalla corrosione. Tuttavia, offrono diversi vantaggi e svantaggi, nonché possibili applicazioni.

Olio

Le viti a ricircolo di sfere lubrificate con olio possono richiedere meno manutenzione, poiché l’olio rimuove i contaminanti e gran parte dei possibili contaminanti mentre scorre attraverso il dado della vite a ricircolo di sfere. A differenza del grasso, l’olio non viene spinto dal dado filettato, per cui si formano meno depositi.

Altri vantaggi dell’olio sono:

• L’olio può essere applicato direttamente nel punto di lubrificazione. Rimuove umidità e sporco e può essere utilizzato per il raffreddamento oltre alla lubrificazione.
• Gli oli funzionano bene a velocità operative, temperature e dimensioni di carico da basse a medie.

In condizioni più estreme, un rivestimento di olio può diventare inutilizzabile e l’attrito metallo-metallo non rilevato può causare rapidamente danni. Nel complesso, gli oli sono più costosi del grasso perché richiedono una pompa e un sistema di filtraggio per l’applicazione. Inoltre, possono essere il motivo della contaminazione sulla vite a ricircolo di sfere se viene utilizzato troppo lubrificante o se il lubrificante non è adatto all’applicazione.

Grassi

I grassi possono essere applicati direttamente al mandrino o nel dado a sfere se dispone di fori aperti che possono pompare il grasso.

Altri vantaggi dei grassi sono:

• Sono adatti anche per alte velocità di rotazione.
• Sono generalmente più convenienti e spesso consentono lunghi intervalli di lubrificazione.
• I grassi lubrificanti possono essere lavorati con additivi per lubrificanti sintetici che resistono a temperature, carichi e velocità di rotazione estremi.
• Esistono grassi speciali di qualità per vuoto o camera bianca.

Va notato che alcuni grassi non sono compatibili e, ad esempio, portano all’aggregazione. La compatibilità deve essere sempre controllata in anticipo. Inoltre, il grasso spesso si accumula con particelle abrasive sui dadi delle viti a ricircolo di sfere.

Per le viti a sfere o le viti a ricircolo di sfere, sono disponibili, ad esempio, anche grasso per mandrino appositamente sviluppato con caratteristiche speciali. Il grasso del mandrino è altamente viscoso e garantisce un attrito particolarmente basso.

Additivi

Gli additivi migliorano le caratteristiche dei grassi. Ad esempio, i grassi possono essere lavorati con additivi per lubrificanti sintetici in grado di resistere anche a temperature estreme, carichi e velocità di rotazione. L’aggiunta di additivi riduce l’usura e l’attrito. Il grasso, ad esempio, non deve essere usato insieme al solfuro di molibdeno o alla grafite, poiché i valori di attrito che generano sono troppo bassi.

Altri vantaggi possono includere:

• Il grasso può resistere meglio allo sporco
• L’usura sotto carico è ridotta
• Le vibrazioni sono ridotte

Varie classi di grasso

Il National Lubricating Grease Institute (NLGI) è un’associazione di categoria internazionale dedicata alla promozione dello sviluppo e della ricerca della tecnologia di lubrificazione. Inoltre, pubblica gli standard di settore per i grassi, ad esempio le nove classi di grassi NLGI. Questi sono standardizzati e riconosciuti in tutto il mondo. I gradi variano da molto liquido a estremamente solido. Un test di penetrazione a 25 °C per la classificazione: Il grado di grasso può essere determinato in base alla profondità di penetrazione che si verifica quando un cono standardizzato viene premuto nel grasso. Le classi di grasso sono adatte a varie applicazioni:

• NLGI 000, 00 e 0: a basse temperature, alte velocità di rotazione, nei sistemi di lubrificazione centrali
• NLGI 1 e 2: per lubrificazione generale, ampiamente utilizzato, adatto anche per viti a ricircolo di sfere
• NLGI 3 e 4: se è necessaria una maggiore consistenza (sistemi di cuscinetti a rotazione lenta, pesantemente caricati)
• NLGI 5 e 6: per applicazioni speciali, ad es. in aree verticali e difficili da raggiungere

Raccomandazioni

Per garantire che la lubrificazione sia costante, la regola generale è quella di lubrificare ogni sei mesi in condizioni di uso normale e ogni tre mesi in condizioni di uso intenso. Ciò mantiene bassa la resistenza all’attrito e al rotolamento tra le scanalature e i cuscinetti a sfere. I prodotti con viti a ricircolo di sfere MISUMI sono solitamente riempiti con lubrificante prima della consegna. Se non diversamente specificato, come lubrificante standard viene utilizzato un lubrificante al litio o un grasso Multemp PS2, a seconda del prodotto. In alternativa ai lubrificanti standard, sono disponibili i seguenti tipi di lubrificanti:

• Lubrificante di tipo L: RT-100K - eccellente resistenza al calore e all’ossidazione, nonché forza di adesione e coesione. Inoltre, ci sono pochi spruzzi e basse perdite.
• Lubrificante di tipo G: LG2 – lubrificante speciale compatibile con le camere bianche per guide lineari, azionamenti a ricircolo di sfere, ecc.

La seguente tabella fornisce una panoramica delle prestazioni di lubrificazione dei lubrificanti utilizzati nelle viti a ricircolo di sfere e confronta i lubrificanti standard con i tipi di lubrificante L e G:

Condizioni presso il luogo di utilizzo

Oltre alla lubrificazione, ci sono ancora alcune condizioni da considerare quando si utilizzano viti a ricircolo di sfere nel luogo di utilizzo. Le condizioni ambientali pulite devono prevalere nel luogo di utilizzo, ad esempio quando polvere o altre particelle potrebbero penetrare i coperchi delle viti a ricircolo di sfere. In caso contrario, la vite a ricircolo di sfere potrebbe essere danneggiata e le prestazioni potrebbero essere compromesse. Il dado non deve superare l’area utilizzabile (tra le frecce), altrimenti gli elementi rotanti installati nel dado possono cadere e causare malfunzionamenti o guasti totali:

Inoltre, è necessario utilizzare una vite a ricircolo di sfere a temperature di 0-80 °C, altrimenti potrebbero verificarsi danni alle parti rotanti o alle parti di tenuta.

Excursus - Lubrificanti in ambienti di camere bianche

I componenti meccanici sono installati anche nella camera bianca. In questo ambiente, il numero di particelle presenti nell’aria viene monitorato e potrebbe potenzialmente portare a contaminazione, poiché qui vengono prodotti componenti particolarmente sensibili come i semiconduttori. È fondamentale rispettare i limiti. Non sorprende quindi che i lubrificanti per viti a ricircolo di sfere siano, ad esempio, soggetti a requisiti particolarmente elevati, se devono essere utilizzati in camera bianca:

• Il lubrificante non deve rilasciare particelle.
• Deve essere chimicamente stabile in modo da non rilasciare sostanze reattive.
• Allo stesso tempo, deve anche essere compatibile con altri materiali in camera bianca per non innescare una reazione chimica.

I lubrificanti sintetici sono particolarmente adatti per la camera bianca, ad esempio, a causa della loro elevata purezza. Inoltre, i lubrificanti a base di oli di polietere perfluorurato e PTFE possono essere utilizzati senza alcun problema. Offrono una buona protezione dall’usura e sono chimicamente resistenti ai processi di sterilizzazione in camera bianca (ad es. soluzioni con perossido di idrogeno, uso di vapore caldo).

In MISUMI, il tipo G è ideale per l’uso in camere bianche, ad esempio per guide lineari e viti a ricircolo di sfere.